盾构施工技术第13节课件

1、盾构施工技术第13节1 山东科技大学土建学院 乔卫国 教授 盾构施工技术第13节2 第四章 盾构施工技术 第一节 概述 一、盾构施工法概念 盾构施工法是在钢制筒形壳体（盾构）掩护下， 在地层中进行挖土和拼装预制衬砌构件，并以液压千斤 顶逐步向前顶进壳体的一种暗挖隧道施工方法。 盾构掘进机shield machine 特点在盾构保护下，进行地层掘进、出土运输、 衬砌拼装、接缝防水、盾尾间隙注浆充填等作业，并需 随时排除地下水和控制地面沉降。 是工艺技术要求高、综合性强的一类施工方法。 盾构施工技术第13节3 盾构施工技术第13节4 二、盾构法主要施工程序 1、建造盾构工作井 2、盾构掘进机安装就

2、位 4、初推段掘进施工 5、掘进机设备转换 6、盾构连续掘进施工 8、盾构进入接收井， 并运出地面 7、接收井洞口土体加固 3、出洞口土体加固 盾构施工技术第13节5 三、盾构法施工的优缺点 优点： 1、作业场地小，因噪音、振动引起的环境影响小； 2、在盾构保护下开挖和衬砌，施工安全； 3、隧道施工不影响地面交通或水上航道； 4、地下施工不受气候影响； 5、自动化程度高、劳动强度低、施工速度快 （一般6m/d,最高12m/d）。 盾构施工技术第13节6 缺点： 1、施工设备费用较高（直径6m土压平衡盾构机 约500万美元，直径6m复合盾构机约800万美 元）； 2、短于750m隧道施工不经济；

3、 3、覆土较浅时，地表沉降较难控制； 4、衬砌结构防水要求高； 5、曲率半径较小的曲线段施工较困难。 盾构施工技术第13节7 适用范围： 适用于各类软土地层和软岩地层的隧道掘进，尤 其适用于城市地下隧道工程。 水底公路隧道； 地铁区间隧道； 排水污水隧道； 引水隧道； 公用管线隧道。 盾构施工技术第13节8 盾构施工技术第13节9 打 浦 路隧 道 断 面 图打 浦 路隧 道 断 面 图 盾构施工技术第13节10 盾构施工技术第13节11 已建成的地铁人行通道 盾构施工技术第13节12 地铁区间隧道 盾构施工技术第13节13市政工程隧道 盾构施工技术第13节14 过江电缆隧道 盾构施工技术第1

4、3节15 盾构施工技术第13节16 三、盾构法隧道技术的发展历史 1、国外盾构隧道的发展 * 1818年，法国的布鲁诺(Brunel)从蛀虫钻孔得到启 示，提出盾构掘进隧道设想，并获得发明专利。 * 18251843年，布鲁诺在伦敦泰吾士河下用盾构 法修建458m长的矩形隧道（11.3m6.7m）,世界上 第一条盾构隧道。 * 1830年，英国的罗德发明“气压法”辅助解决隧 道涌水。 * 1869年，英国的巴劳(Barlow)首次采用圆形盾构和 铸铁管片，在泰吾士河下修建外径2.2m的隧道。 盾构施工技术第13节17 * 1874年，英国的格雷塞德(Greathead)较完整提 出了气压盾构法

5、施工工艺，首创盾尾空隙压浆的 辅助工法，并用于伦敦地铁南线内径3.2m隧道施 工。 * 18801890年，在英国和加拿大间的圣克莱河 下用盾构法建成直径6.4m、长1800m的水底铁路 隧道。 * 1896年，开始应用刀盘式机械掘进盾构。 * 20世纪初，美国、英国、德国、苏联、法国等 国开始采用盾构法修筑地铁和水底公路隧道。 * 1940年后，苏联用直径6.09.5m盾构在莫斯科 和列宁格勒修建地铁。 盾构施工技术第13节18 * 19391942年，日本首次用盾构施工国铁关门 隧道工程（盾构直径7.18m，隧道长度725.8m）。 * 1967年，英国开发成功首台泥水加压平衡盾构。 *

6、1974年，日本开发成功首台土压平衡盾构。 * 19871991年，英国、法国采用11台盾构掘进 50km长的英法海峡隧道，创造单台盾构连续掘进 21km的记录。 * 19891996年，日本采用8台世界最大直径 14.14m泥水加压盾构，掘进东京湾海峡隧道，2条 隧道各长15.1km。 盾构施工技术第13节19 英法海峡隧道示意图 盾构施工技术第13节20 盾构施工技术第13节21 2、我国盾构法隧道技术的发展 * 50年代，东北阜新海州露天煤矿首次采用直径 2.6m手掘式盾构在沙土层施工疏水巷道。 * 1957年，北京市政工程局采用2台直径2.0m和 2.6m手掘式盾构进行城市下水道施工。

7、 * 1963年，上海隧道工程股份有限公司在软土地 层进行直径4.2m手掘和网格盾构的浅推进和深推 进工程试验。 * 1965年，上海采用直径10.22m网格挤压盾构掘 进国内首条水底公路隧道打浦路隧道，掘进长 度1322m。 盾构施工技术第13节22 * 19851988年，上海采用自行研制的直径 11.33m网格型水力出土盾构掘进机施工延安东路 隧道，掘进长度1476m。 * 19851986年，上海引进日本川崎重工制造的 直径4.33m小刀盘土压平衡盾构掘进芙蓉江路排水 隧道1656m。 * 19871989年，上海研制了国内首台直径4.35m 土压平衡盾构，掘进完成穿越黄浦江底的市南站

8、 电缆隧道583m。技术成果获国家科技进步一等奖。 盾构施工技术第13节23 * 19911993年，上海与法国FCB公司合作设计 制造7台直径6.34m土压平衡盾构，完成上海地铁1 号线78km区间隧道掘进施工。 * 19951997年，上海引进日本三菱重工直径 11.22m泥水加压盾构掘进延安东路隧道南线工程 1300m主隧道。 * 19961998年，广州引进日本1 台直径6.14m土 压平衡盾构和2台直径6.14m泥水加压盾构，完成 广州地铁1 号线8.8km区间隧道掘进施工。 盾构施工技术第13节24 * 1999年，上海研制国内首台3.8m3.8m组合刀盘 型矩形土压平衡盾构，掘进

9、104m地铁2号线陆家嘴 车站过街人行地道。 * 1999年，北京市政总公司引进日本石川岛播磨直 径3.6m土压平衡盾构，完成亮马河排水隧道工程。 2000年，广州地铁2号线采用改制的直径6.14m复 合型土压平衡盾构，进行风化岩地层中的区间隧道 掘进施工。 武汉长江隧道， 2004年11月2008年12月试通车。 全长3630m，设计为左右道隔离双向4车道公路隧道。 采用风格NFM公司生产的11.38m泥水加压平衡盾构 和复合刀具，实现长距离不换刀掘进。 盾构施工技术第13节25 盾构施工技术第13节26 盾构施工技术第13节27 盾构施工技术第13节28 盾构施工技术第13节29 上海长江

10、隧道， 长江首条公铁隧道。 2004年12月28日启动， 08年9月6日双线贯通。 全长8950m，水域隧道 长7500m，双管双向6 车道，单管外径15.0m, 内径13.7m，采用德国 海瑞克公司泥水平衡 盾构机，直径15.43m， 目前世界上直径最大的 盾构机（盾构隧道）。 北桥南隧越江工程 盾构施工技术第13节30上海长江隧道 盾构施工技术第13节31上海长江隧道 盾构施工技术第13节32 南京长江隧道，2008年1月开挖，2009年 8月22日贯通。双向六车道，长3825m， 采用德国海瑞克公司生产的直径14.93m泥 水平衡盾构机。 盾构施工技术第13节33 南京长江隧道 盾构施工

11、技术第13节34 盾构施工技术第13节35 应用 各国盾构隧道中， 上下水隧道70% ， 地铁和水底隧道15% ， 煤气、电力、通讯隧道15% 。 盾构技术发展方向 大埋深、高水压、大直径、长距离、高速度、 异园化、机械化、自动化、可视化、智能化。 盾构施工技术第13节36 第二节 盾构的构造 盾构基本构造： 盾构壳体 推进系统 拼装系统 出土系统 盾构施工技术第13节37 一、盾构壳体 组成_切口环、支承环、盾尾三部分 盾构施工技术第13节38 1、切口环 （1）位置盾构最前端， 切入土层，掩护开挖 作业，长度2m； （2）形状 （3）设备挖土设备（刀盘、挖土机）、排土 设施、挡土千斤顶、活

12、动平台等） （4）气压式、泥水平衡式、土压平衡式盾构，在 切口环与支承环之间设置密闭隔板。 垂直形刀盘开挖，稳定土层手掘 倾斜形较不稳定土层手掘 阶梯形不稳定土层手掘 盾构施工技术第13节39 2、支承环 （1）位置是连接切口环与盾尾的中间部分； （2）结构盾构结构的主体，较强刚性的圆环结 构。设环向、水平、竖直支撑； 承受荷载：地层土压力、千斤顶顶力、管片拼装等 施工荷载； （3）设备推进千斤顶（沿结构外沿布置）、操 纵控制室、衬砌拼装机； （4）长度取决于推进千斤顶长度，一般为衬砌 环宽加0.20.3m。 盾构施工技术第13节40 盾构施工技术第13节41 3、盾尾 （1）结构盾构外壳钢板

13、延长，掩护隧道管 片拼装； （2）盾尾装置密封装置，防地下水、加压 泥水、衬砌背后注浆浆液从盾尾流入隧道； 密封材料性能要求：富弹性、耐磨损、 耐撕 裂、耐压力、止水好。 密封装置类型： 橡胶密封：L形、U形 钢丝束密封：弹簧钢板、 钢丝束、密封油脂 盾构施工技术第13节42 二、推进系统 组成液压系统（液压站、控制系统）、 千斤顶群。 作用盾构的前进、方向调整(克服推进阻力) 千斤顶布置在支承环周圈布置， 单台推力，1000kN2000kN， 行程比管片宽度长1020cm。 推进速度：50100mm/min 油压：3040MPa(高液压系统) 盾构施工技术第13节43 盾构施工技术第13节4

14、4 盾构施工技术第13节45 盾构施工技术第13节46 三、拼装系统 管片拼装机把管片按设计位置和形 状进行拼装的机械装置； 组成由举重臂和真圆保持器组成； 盾构施工技术第13节47 盾构施工技术第13节48 盾构施工技术第13节49 盾构施工技术第13节50 盾构施工技术第13节51 四、出土系统 1、皮带输送机 用于手掘式或半机械化 盾构； 2、螺旋输送机 用于土压平衡盾构 或手掘式、半机械化盾 构； 3、泥浆泵 用于泥水加压平衡盾构。 半机械化盾构 盾构施工技术第13节52 盾构施工技术第13节53 土压平衡盾构土压平衡盾构 盾构施工技术第13节54 螺旋输送机出土 土箱运土 井口土箱吊

15、运 盾构施工技术第13节55 管片吊运下井 管片水平运输 盾构施工技术第13节56 泥水平衡盾构泥水平衡盾构 盾构施工技术第13节57 第三节 盾构分类 盾构分类划分的依据有多种，主要按断面 形状和挖掘方法分类。 一、按盾构的断面形状分类 1.圆形盾构 2.半圆形盾构 3.马蹄形盾构 4.矩形盾构 5.眼镜形盾构 6.双圆盾构 盾构施工技术第13节58 1、圆形盾构 应用最广能承受 较大外压、便于推进 和管片安装、盾构转 动不影响断面利用。 盾构施工技术第13节59 2、椭圆形 特殊隧道（铁路隧 道） 盾构施工技术第13节60 3、矩形断面 断面利用率高，但 盾构刚度小，受力 不佳，纠偏困难，

16、 少用。 盾构施工技术第13节61 3.8M3.8M矩形土压盾构及工程应用 上海地铁二号线一期工程陆家嘴路车站出入口工程 盾构施工技术第13节62 盾构施工技术第13节63 4、双园盾构 用于区间隧道修 建。 盾构施工技术第13节64 双圆盾构隧道技术在上海地铁工双圆盾构隧道技术在上海地铁工 程中的应用程中的应用 上海地铁8号线黄兴路开鲁路2.6km区间隧道采 用双圆盾构，上海隧道工程股份有限公司引进了2 台6300W10900双圆盾构掘进机，于2003年8月 始发推进，于2003年12月底完成866m区间隧道掘 进。6300W10900双圆盾构掘进机的刀盘为辐条 式，开口率较大（80以上）。

17、 盾构施工技术第13节65 双圆盾构掘进机 盾构施工技术第13节66 盾构尺寸盾构尺寸 盾构外径盾构外径 6520mm 6520mm 11120mm11120mm 盾构内径盾构内径 6540mm 6540mm 盾构机全长盾构机全长 3cm/min 3cm/min 盾构机千斤顶盾构机千斤顶 设备数设备数 2020台台+12+12台台 总推力总推力68600KN68600KN 刀盘装置刀盘装置 支持方式支持方式 中心轴支持式中心轴支持式 旋转数旋转数0.8rpm0.8rpm 设备扭矩设备扭矩 5046KN-m5046KN-m（常用）（常用） 7570KN-m7570KN-m（最大）（最大） 驱动方

18、式驱动方式电动机驱动电动机驱动 设备数设备数2 2台台 拼装装置拼装装置 旋转角度旋转角度 左右左右 各各220220 设备数设备数2 2台台 仿形刀仿形刀 设备数设备数2 2台台2 2 超挖量超挖量200mm200mm 土压计数土压计数隔仓部隔仓部5 5个个 双圆盾构掘进机主要参数双圆盾构掘进机主要参数 盾构施工技术第13节67 盾构施工技术第13节68 双圆盾构管片拼装双圆盾构管片拼装 双圆盾构管片拼装流程双圆盾构管片拼装流程 盾构施工技术第13节69 双圆隧道施工双圆隧道施工 双圆管片拼装双圆管片拼装 盾构施工技术第13节70 二、按挖掘方式分为三大类 1.手掘式盾构 1）一般手掘式 在

19、切口环前檐及部分挡土千斤顶保护下， 人工开挖盾构前方土层的方法。 该方法适用于开挖稳定土层。 特点：盾构构造简单；施工操作、管理简单； 便于纠偏；但劳动强度大，效率低，人员易 受正面塌方危险。 盾构施工技术第13节71 盾构施工技术第13节72 2）挤压式盾构 靠强大推力将前方土层全部或部分挤入盾构四 周外侧而向前推进。 在盾构的前方设置胸板，以挡住正面的土体。 分为：全挤压式和局部挤压式（半挤压式）。 a.全挤压式盾构工作面胸板全部封闭不出 土，而将盾构经过区域的土挤入到外部。适用 于软塑土质。 b.局部挤压式盾构要部分打开胸板，部分 土体从胸板土孔挤入盾构。 盾构施工技术第13节73 盾构

20、施工技术第13节74 3）网格式盾构 盾构正面装有钢板网格。推进时，土层切成条 状顺各网格挤入盾构内，通过输送机运走，停 止推进时网格起挡土作用。 网格盾构中网格的作用防止开挖面塌塌， 减小地面沉降变形，在土体较稳定的土层中适 用。 另外：盾构切口的网格上可布置液压启动闸门， 可根据需要随时调节开挖面进土部位和进土量， 以控制地面变形和纠偏。 盾构施工技术第13节75 盾构施工技术第13节76 打浦路越江隧道工程 10. 2 盾构施工技术第13节77 盾构施工技术第13节78 打 浦 路隧 道 断 面 图打 浦 路隧 道 断 面 图 盾构施工技术第13节79 盾构施工技术第13节80 延安东路

21、隧道工程 11.3m网格水力出土盾构网格水力出土盾构 盾构施工技术第13节81 2、半机械化盾构 在手掘式盾构的正面装上挖土机械，以代替 人工开挖。 适用于良好地地质条件。 特点：半机械式盾构，盾构造价低，效率也 较高。 盾构施工技术第13节82 盾构施工技术第13节83 3.机械式盾构 在盾构切口环部分部分装上与盾构直径相 仿的旋转刀盘进行全断面开挖的盾构。 机械化盾构按稳定开挖面方式不同分： 局部气压式； 全气压式盾构； 泥水加压式盾构； 土压平衡式盾构。 盾构施工技术第13节84 盾构施工技术第13节85 1）局部气压式盾构）局部气压式盾构 在盾构的切口环和支承环之间装有封闭隔 板，使切

22、口环形成一个封闭仓。仓内通入 压缩空气，以平衡开挖面的土压力，维护 其稳定。 缺点：在封闭仓、盾尾、管片接缝处易漏 气。 被泥水加压盾构和土压平衡盾构取代。 盾构施工技术第13节86 2）泥水加压盾构）泥水加压盾构 原理向盾构封闭隔舱里注入调和泥浆，通过 泥水压力与外部土压和水压平衡。 排土方式刀盘切削下来的沙土，进入泥水舱， 经搅拌装置搅拌形成高浓度泥浆，通过排泥管道 由泥浆泵排出，送至地面进行泥水分离，然后泥 浆送入地下盾构泥水室，循环使用。 泥水作用 泥水压力与开挖面水土压力平衡； 在地层表面形成一层不透水泥膜， 使泥水产生有效压力； 加压泥水渗透到地层，可使渗透区 域开挖面稳定。 盾构

23、施工技术第13节87 泥水压力比地下水压高0.2MPa。 泥水容重1.051.25g/cm3。 特点可抵抗水压，连续排土； 对地层适应性广。 但是盾尾漏水，开挖向状态不明， 需较好的动态控制技术（泥水压力、 泥水流量、泥水浓度等测定、控制 技术，以确定挖土、排土量）， 需要专门泥水分离设备（设备贵、 占用场地）。 适用条件适用范围广：软弱的淤泥质土层， 松动的砂土层、砂砾层、卵石砂砾层等土层。 注意：松动卵石层、坚硬土层会产生漏水，泥水 应加胶合剂堵漏。 盾构施工技术第13节88 泥水平衡盾构 盾构施工技术第13节89 泥水平衡盾构 泥水处理系统 盾构施工技术第13节90 3）土压平衡盾构）土

24、压平衡盾构 该盾构是在上述两种机械化盾构的基础上发展 起来的，避免漏气漏水的缺点。 原理用刀盘切削下来的土，经刀盘后的叶 片搅拌充满封闭仓，并保持一定压力，以平衡 开挖面土压力，减少开挖面土体扰动，控制地 表沉降。 排土螺旋输送机出土。螺旋输送机充满泥 土，通过调整刀盘转速、推进速度、螺旋机转 速来调整切削土量和出土量，并保持土舱压力， 使之与开挖面水土压力保持平衡。 盾构施工技术第13节91 盾构施工技术第13节92 盾构施工技术第13节93 分类根据开挖面的稳定机理分为： 削土加压式、加水式、高浓度 泥水加压式、加泥式4类。 削土加压式在土舱内喷入水、空气或添加 混合材料，保证土舱内土砂流

25、动性； 加水式向开挖面加入压力水，保证土的 流动性，平衡地下水压力； 高浓度泥水加压式向开挖面加入高浓度泥 水，通过泥水与挖掘土搅拌，保证土 的流动性，平衡开挖面土压和水压； 加泥式向开挖面注入粘土材料和泥浆，使 挖掘土具有止水性和流动性，平衡 开挖面土压和水压。 目的增加挖掘土流动性、止水性，防止其 在土舱内压实固结。 盾构施工技术第13节94 优点适用性较广（有无水、粘结性、 非粘结性、含砾石多种复杂土层）； 施工速度快； 无泥水处理设备，价格低。 缺点开挖面状况不明，难处理； 刀、刀盘磨损大，寿命短。 适用条件最适用于软弱的冲积土层； 砾石层或砂土层中，需加泥土。 盾构施工技术第13节9

26、5 应用现状应用现状 地铁区间隧道工程的施工已经越来越多地采 用先进、安全地土压平衡盾构掘进。 上海、广州、北京、深圳、南京、天津，目 前有50余台土压盾构用于地铁区间隧道施工，其 中90为6.14m6.34m的土压盾构，上海地 铁还引进5台6.3mW10.9双圆型土压盾构进行 双圆隧道掘进施工。 盾构施工技术第13节96 上海地铁6.34m土压平衡盾构 盾构外径盾构外径6.34m6.34m，长，长6.54m6.54m，前端为大刀盘，有，前端为大刀盘，有6 6条轮辐，各装有条轮辐，各装有 两排切削刀头。刀盘有两排切削刀头。刀盘有1212条轮辐面板，正面开口率为条轮辐面板，正面开口率为3030。

27、 盾构施工技术第13节97 盾构本体盾构本体 外径外径 6350mm 6350mm 盾尾内径盾尾内径 6240mm 6240mm 最大推力最大推力 33320kN 33320kN 推进速度推进速度 3cm/min 3cm/min 切削刀盘切削刀盘 最大扭矩最大扭矩 4635kN-m 4635kN-m 转速转速 0-0.8r/min 0-0.8r/min 螺旋输送机螺旋输送机 螺杆直径螺杆直径 700mm 700mm 扭矩扭矩 0-15kN-m 0-15kN-m 排土量排土量 200m200m3 3/h /h 拼装机拼装机 回转速度回转速度 0-1.5r/min 0-1.5r/min 回转角度回

28、转角度 210210 提升重量提升重量 82kN 82kN 提升行程提升行程 650mm 650mm 平移行程平移行程 1050mm 1050mm 6.34m6.34m土压平衡盾构主要工作参数土压平衡盾构主要工作参数 盾构施工技术第13节98 与法国与法国FCBFCB公司合作设计制作的公司合作设计制作的6.34M6.34M土压平衡盾构土压平衡盾构 盾构施工技术第13节99 盾构掘进施工管理盾构掘进施工管理 土压值取为土压值取为0.18MPa0.18MPa0.20MPa0.20MPa， 盾构推力一般为盾构推力一般为10 000kN10 000kN12 000kN12 000kN， 推进速度为推进

29、速度为1.5cm/min1.5cm/min2.5cm/min2.5cm/min。 同步注浆量为同步注浆量为2.5m2.5m3 33.5m3.5m3 3，注入率，注入率 （注入量（注入量/ /盾尾空隙量）达盾尾空隙量）达140140200200。 注浆压力一般采用注浆压力一般采用0.3MPa0.3MPa0.4MPa0.4MPa。 盾构施工技术第13节100 7 7号盾构吊装就位号盾构吊装就位2 2号盾构设备车架号盾构设备车架 盾构设备车架盾构设备车架盾构准确进入接收井盾构准确进入接收井 盾构施工技术第13节101 地铁隧道 装修照片 盾构施工技术第13节102 盾构施工技术第13节103 199

30、5年上海地铁2号线24.12km区间隧道开始掘进施 工，地铁1号线工程所用的7台6.34m土压盾构经维 修以后，继续用于2号线区间隧道掘进，同时又从法 国FMT公司和上海的联合体购置2台土压盾构，上海 隧道工程股份有限公司制造1台土压盾构，共计10台 土压盾构用于隧道施工。 于2000年开工兴建的上海地铁4号线工程区间隧道 仍使用这10台6.34m土压平衡盾构施工。2001年， 向日本三菱重工购置4台6.34m土压平衡盾构，共计 14台盾构掘进施工。 盾构施工技术第13节104 20022003年，上海地铁8号线、6号线、9 号线相继建设，由于1990年购置的7台土压盾 构已经掘进9km/台以

31、上，早已超过5km/台的 设计使用寿命。2002年以来，又陆续采购10 台6.34m土压盾构，使上海地铁使用的盾构 达到24台。 盾构施工技术第13节105 南京地铁1号线区间隧道6.34m土压平衡盾构 南京地铁1号线全长22.72km，其中有10.9km区间隧 道采用盾构法施工。隧道外径6.2m，隧道覆土6m 15m，隧道穿越的地层有粉质粘土、粉砂、粉土，含 水量饱和，透水性强。 南京地铁隧道试验段盾构法区间地质剖面图 盾构施工技术第13节106 南京地铁1号线三山街站珠江路站区间段隧道由 上海隧道工程股份有限公司施工，其它2个标段分别 由中铁隧道集团公司和上海机施公司施工。3台 6.34m

32、土压盾构分别引进日本三菱和德国海瑞克公 司。2001年7月，第1台盾构从三山街站始发推进，盾 构的主要工作参数与上海土压盾构相近。其推力约为 10000k N12000k N，推进速度200250m/月。盾构 穿越内秦淮河时，河底与隧道的最小覆土约为0.7m， 采取多种技术措施，土压力设定控制在0.05MPa 0.13MPa，使盾构顺利穿越。 盾构施工技术第13节107 南京地铁一号线约南京地铁一号线约16km16km区间隧道全部采用区间隧道全部采用6.34m6.34m土压盾构土压盾构 掘进施工，分别从日本和德国引进掘进施工，分别从日本和德国引进3 3台。目前，由上海隧道工程台。目前，由上海隧

33、道工程 公司承包钓鱼台站三山街站区间隧道已完成上行线。公司承包钓鱼台站三山街站区间隧道已完成上行线。 盾构施工技术第13节108 北京地铁北京地铁5 5号线砂性地层号线砂性地层6.19m6.19m盾构隧道试验段施工盾构隧道试验段施工 北京地铁5号线北新桥站雍和宫站区间隧道近688m作为盾构 试验段工程，于2000年9月25日始发推进。隧道外径6.0m，由6块 管片组成，环宽1.2m，管片厚0.3m，隧道覆土12m18m，穿越 地层为粉质粘土、细砂和砂卵石地层，地下水位10m，土砂的含 水量较小（1823），孔隙比小（0.60.7），内摩擦角大 （1837）。隧道施工选用德国海瑞克公司的6.19

34、m土压 盾构。 北京地铁北京地铁5 5号号 线地质纵剖图线地质纵剖图 盾构施工技术第13节109 盾构直径盾构直径6 200mm开口率开口率38 盾构长度盾构长度7 600mm刀盘扭矩刀盘扭矩5 000KN-m 总推力总推力28 580KN刀盘转速刀盘转速03 n/min 油缸数量油缸数量32只只螺旋机直径螺旋机直径900mm 推进速度推进速度08cm/min 螺 旋 输 送 机螺 旋 输 送 机 扭矩扭矩 225KN-m 出土量出土量300 m3/n 6.19m土压盾构土压盾构 掘进机掘进机 盾构施工技术第13节110 由于粘土含水少，粘结力大，易粘附于盾构刀 盘，不易排土，因此盾构在粉质粘

35、土和粘质粉土地 层中掘进时注入24泡沫，以润滑刀盘和螺旋 输送机。 在砂砾和卵石地层掘进施工，为减少对刀盘、 刀具的磨损，提高砂砾、卵石塑流性和止水性，除 添加34的泡沫剂外，还注入膨润土泥浆。 盾构的正面土压控制为0.15MPa0.2MPa，盾 尾注浆采用单液同步注浆，地面沉降控制为0.5cm 2.0cm。隧道掘进施工还配有SLS-T自动导向系统， 具有盾构姿态测量和管片选型预测功能。 盾构施工技术第13节111 复合型土压平衡盾构 盾构施工技术第13节112 广州地铁混合地层广州地铁混合地层6.14m6.14m复合型土压复合型土压 盾构掘进施工盾构掘进施工 广州地铁1号线始建于1995年，

36、全长18.5km，其 中8.78km区间隧道采用2台泥水加压盾构和1台复合 型土压盾构施工，盾构直径6.14m6.25m； 广州地铁2号线始建于1999年，全长21.34m，其 中10.64km区间隧道采用6台6.14m复合型土压盾 构掘进施工。 盾构施工技术第13节113 1996年，广州地铁一号线工程中有8.825km区间隧道采用3台 6.14m盾构掘进施工，其中1台为复合型土压平衡盾构，2台为 泥水加压盾构，均为日本川崎重工制造，由青木建设承包施工。 烈士陵园站农讲所站公园前站2970m区间隧道采用复合型土 压盾构，其刀盘上设置了两种刀具，切削粘土的割刀和切削风化 岩石的盘形滚刀。 20

37、00年，广州地铁二号线工程海珠广场站至江南新村站3423m 区间隧道选用2台由上海隧道工程公司改制的6.14m复合型土压 盾构掘进施工。盾构从珠江底穿越，埋深1628m，掘进地层为 含水丰富的弱风化岩、强风化岩和中风化岩。 2001年，广州地铁工程购置4台6.14m德国海瑞克公司制造的 复合型土压盾构，掘进速度8m/d，最快达20m。 盾构施工技术第13节114 广州地铁二号线复合盾构掘进工程广州地铁二号线复合盾构掘进工程 盾构施工技术第13节115 盾构施工技术第13节116 制造商制造商 名称名称 日本川崎重工日本川崎重工上海隧道工程股份公司上海隧道工程股份公司德国海瑞克德国海瑞克 外径（

38、外径（mm）614061406250 长度（长度（mm）815081807600 总推力（总推力（KN）323403234030100 推进速度推进速度 （mm/min） 050045080 扭矩（扭矩（KN-m）/38104360 刀盘转度（刀盘转度（rpm）/0306 盾构施工技术第13节117 6.14m6.14m复合盾构复合盾构 盾构施工技术第13节118 当盾构穿越风化岩地层时，可根据地质和水文 条件、盾构选择不同的掘进模式，如土压平衡 （EPB）、敞开式（oPen）和半敞开式（semi- open），正确选择掘进模式可以提高掘进速度和降 低成本。在EPB掘进模式中，遇砂性和风化岩地

39、层时， 必须注入泡沫剂或膨润土浆，具有改良切削土砂的 塑流性、止水性，防止刀盘形成泥饼，减少刀盘扭 矩和刀具磨损，提高掘进速度。广州地铁的掘进施 工速度最高达到400m/月。 盾构施工技术第13节119 土压平衡盾构掘进隧道具有土层适应范围广、掘进速 度快、施工安全、工程质量好的优点，其施工成本已与矿 山法接近，是适用于各类隧道工程的一种掘进机。 我国各大城市地铁区间隧道工程普遍选用土压平衡盾构， 并通过在各种不同地层中施工形成了成熟的工艺技术。不 同的地层条件必须选用不同的刀盘形式、刀具形式和刀具 的合理布置，其动力配置和施工参数也必须适应土层条件。 目前，我国地铁隧道工程所用的土压平衡盾构

40、，大部分 是国外厂家制造的。盾构是一种集机、电、液、传感和计 算机技术于一体的先进工程机构，我国已起步研制各类土 压盾构，并在工程中得到应用，在今后的隧道工程中将越 来越多地采用自行设计制造地土压平衡盾构掘进机。 盾构施工技术第13节120 盾构选型 考虑因素地质条件、经济性、环境条件 综合考虑、选择方案 泥水平衡盾构、土压平衡盾构最先进、造价高； 条件允许，尽量选用土压平衡盾构； 手掘式、半机械式盾构土体稳定、有障碍物、 隧道长度短，技术经济效益好； 盾构施工技术第13节121 各 种 盾 构 工 法 比 较 一 览 表 全 断 面 开 挖部 分 开 放 型封 闭 型 土 压 式人 工 挖 掘 式半 机 械 挖 掘 式机 械 挖 掘 式闭 胸 式 削 土 加 压 式泥 土 加 压 式 泥 水 加 压 式 工 法 概 要靠人工开挖土 砂，以皮带运输 机等设备出渣， 根据地层性质的 不同安装有突檐 或千斤顶挡土机 构，以稳定开挖 面 。 采用机械进行大 部分土砂的开挖 和装运，以千斤 顶挡土支撑等机 构稳定开挖面， 与人工挖掘式相 比，对地层的稳 定 性 要 求 高 。